Xreferat.com » Рефераты по строительству » Стальная балочная клетка

Стальная балочная клетка

Содержание


1. Разработка вариантов балочной клетки…………………………….….…….1

1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа…………………....……1

1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа……………….…...…..5

1.3. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа. Расчет балки настила…7

1.4. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа. Расчет балки настила.9

1.5. Сравнение вариантов балочной клетки……………………………..…….12

2. Проектирование составной сварной главной балки………………….…….13

2.1.1.Подбор сечения главной балки…………………………………………...13

2.1.2. Проверка прочности главной балки……………………………….…….16

2.1.3. Повторная проверка прочности главной балки…………………..…….17

2.1.4. Проверка прогиба главной балки………………………………………..18

2.1.5. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок….18

2.1.6. Проверка общей устойчивости главной балки……………….………...19

2.1.7. Изменение сечения балки………………………………………………..19

2.1.8. Расчет поясных сварных швов ……………………………….………..21

2.1.9. Проверка устойчивости сжатой полки балки……………..…………….21

2.1.10. Проверка устойчивости стенки ……………………….……………..21

2.1.11. Расчет опорного ребра жесткости главной балки…..…………………23

2.1.12. Расчет болтового соединения в месте примыкания вспомогательной балки к главной……………………………………………………………24

3. Проектирование колонны сплошного сечения……………..………………26

3.1. Расчетная длина колонны и сбор нагрузки…………….…………………26

3.2. Подбор сечения колонны………………………………….…………….26

3.3. Проверка устойчивости полки и стенки колонны………….…………….27

3.4. Расчет базы колонны…………………………………….…………………30

3.5. Расчет оголовка колонны……………………………….………………….34

Список литературы……………………………………………..……………….35

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ


Исходные данные:

-временная нагрузка - 18 кН/м2

-толщина настила площадки нормального типа - 10 мм

-толщина настила площадки усложненного типа - 6 мм

- пролет главной балки - 18,50 м

-шаг главных балок (пролет вспомогательной балки) - 6,50 м

-габарит помещения под перекрытием - 6,80 м

-отметка верха настила (ОВН) - 8,50 м

-тип сечения колонны - сплошная

-сталь настила и прокатных балок - С235

-сталь главной балки и колонны - С245

1. Разработка вариантов стальной балочной клетки


1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа


Расчет настила

Таблица 1.1 – Сбор нагрузки на 1 м2 настила


Наименование нагрузки Нормативная нагрузка, кН/м2

Стальная балочная клетка

Расчетная нагрузка, кН/м2

1


Временная нагрузка - Р



18


1,2


21,6

2

Собственный вес настила

Стальная балочная клетка

где удельный вес стали –

Стальная балочная клетка

0,77 1,05 0,81

Итого q=g+P qn=18,77
q=22,41

Средняя величина коэффициента надежности по нагрузке:

Стальная балочная клетка

Принимаем расчетную схему настила:

Стальная балочная клетка


Сварные швы крепления настила к балкам не дают возможности его опорам сближаться при изгибе. Поэтому в настиле возникают растягивающие цепные усилия Н. Защемление настила сварными швами на опорах в запас не учитывают, считая опоры шарнирно-неподвижными. Изгиб настила происходит по цилиндрической поверхности. Цилиндрический модуль упругости стали определяется по формуле:

Стальная балочная клеткаМПа.

В расчете определяется наибольший пролет полосы настила единичной ширины при заданной толщине листа tH и предельном прогибе Стальная балочная клетка:

Стальная балочная клетка(1)

В нашем примере после подстановки величин qn и tH в формулу (1) получаем:

Стальная балочная клетка(2)

В целях экономии стали пролет LH следует принимать как можно ближе к LMAX, так, чтобы длина главной балки была кратна пролету LH. Так как величина n0 зависит от пролета настила LH, задачу решаем попытками, принимая пролет настила в интервале от 0,5 до 2,5 м. Принимаем L=1,85 м. В этом случае пролет LH укладывается десять раз по длине главной балки:

Стальная балочная клетка По прил. табл. 1 интерполяцией находим предельный прогиб Стальная балочная клетка для пролета

LH =1,85 м:

Стальная балочная клетка

Далее, по формуле (2) вычисляется наибольший пролет:

Стальная балочная клетка.

Так как принятый пролет настила превышает предельный (LH=1,85 м > LMAX=1,376 м), увеличиваем число пролетов настила на один и получаем:

Стальная балочная клеткам

Стальная балочная клетка

Стальная балочная клеткам

Так как LH=1,682 м > LMAX=1,428 м, то увеличиваем число пролетов до 12

Стальная балочная клеткам

Стальная балочная клетка

Стальная балочная клеткам

Так как LH=1,542 м > LMAX=1,472 м, то увеличиваем число пролетов до 13

Стальная балочная клеткам

Стальная балочная клетка

Стальная балочная клеткам

Так как LH=1,423 м < LMAX=1,511 м, на этом расчет заканчивается.

В целях упрощения крепления балки настила к главной у ее опоры, смещаем на половину шага в пролет первую и последнюю балки настила. Тогда разбивка главной балки на панели будет иметь вид:

Стальная балочная клетка.

Проверка прогиба настила.

Вначале вычисляется балочный прогиб, то есть прогиб от поперечной нагрузки в середине полосы шириной b=1 м, имеющей цилиндрическую жесткость Стальная балочная клетка, без учета растягивающей силы H:

Стальная балочная клеткам

Прогиб настила с учетом растягивающей силы H определяется по формуле

Стальная балочная клетка

Коэффициент Стальная балочная клетка находится из решения кубического уравнения

Стальная балочная клетка

Для решения примем Стальная балочная клетка, тогда

Стальная балочная клетка, где

Стальная балочная клетка,

Стальная балочная клетка

Стальная балочная клетка

Стальная балочная клетка

Прогиб настила:

Стальная балочная клетка м

Относительный прогиб:

Стальная балочная клетка

Предельный прогиб:

Стальная балочная клетка

Так как Стальная балочная клетка<Стальная балочная клетка, то проверка прогиба удовлетворяется.

Проверка прочности настила.

Изгибающий момент с учетом приварки настила на опорах:

Стальная балочная клеткакНм

Растягивающая сила

Стальная балочная клетка кН

Проверка прочности полосы настила шириной b=1 м:

Стальная балочная клетка кН

Здесь площадь сечения настила

Стальная балочная клетка м2,

момент сопротивления настила:

Стальная балочная клетка м3

Стальная балочная клетка=112,794 МПа < Стальная балочная клетка МПа.

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

1. Расчет по металлу шва:

коэффициент глубины провара шва Стальная балочная клетка

коэффициент условия работы шва Стальная балочная клетка

В соответствие с СНиП II – 23 – 81* табл. 55 принимаем электроды типа Э42.

Расчетное сопротивление металла шва при ручной сварке с электродами Э42 Rwf =180 МПа

Стальная балочная клеткаМПа

2. Расчет по металлу границы сплавления:

коэффициент глубины провара шва Стальная балочная клетка

коэффициент условия работы шва Стальная балочная клеткаСтальная балочная клетка3

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления:

Стальная балочная клетка

Здесь Run=360 МПа – нормативное сопротивление проката

Стальная балочная клеткаМПа.

Сравнивая полученные величины при расчете по металлу шва и по металлу границы сплавления, находим минимальную из них:

Стальная балочная клетка МПа.

Требуемый катет шва:

Стальная балочная клетка м

Принимаем Kf=Kfmin=5 мм


1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа


Расчет настила


Таблица 1.2 – Сбор нагрузки на 1 м2 настила


Наименование нагрузки Нормативная нагрузка, кН/м2

Стальная балочная клетка

Расчетная нагрузка, кН/м2

1


Временная нагрузка - Р



18


1,2


21,6

2

Собственный вес настила

Стальная балочная клетка

0,462 1,05 0,485

Итого q=g+P

Стальная балочная клетка


q=22,085

Средний коэффициент Стальная балочная клетка

Наибольший пролет настила в зависимости от n0:

Стальная балочная клетка

Принимаем пролет настила LH=1,3 м.

Пролет укладывается целое число раз по длине вспомогательной балки: Стальная балочная клетка. Находим n0: n0=123,711.

Вычисляем наибольший пролет:

Стальная балочная клеткам

Так как LH=1,3 м > LH,MAX=0,944 м, то необходимо увеличить число пролетов на один:

Стальная балочная клеткам

n0=121,004

Стальная балочная клеткам

Так как LH=1,083 м > LH,MAX=0,991 м, то необходимо увеличить число пролетов на один:

Стальная балочная клеткам

n0=120

Стальная балочная клеткам

Так как LH=0,929 м < LH,MAX=1,009 м, то расчет можно продолжать.


Проверка прогиба настила.

Балочный прогиб:

Стальная балочная клеткам

Коэффициент Стальная балочная клетка находится как:

Стальная балочная клетка

Стальная балочная клетка, Стальная балочная клетка

Стальная балочная клетка

Прогиб настила:

Стальная балочная клетка м

Относительный прогиб:

Стальная балочная клетка

Предельный прогиб:

Стальная балочная клетка

Так как Стальная балочная клетка<Стальная балочная клетка, то проверка прогиба удовлетворяется.

Схема разбивки вспомогательной балки на панели: Стальная балочная клетка

В интервале от 2 до 5 м назначаем пролет балки настила, равный шагу вспомогательных балок, так, чтобы ему был кратен пролет главной балки:

Стальная балочная клетка

Смещаем на половину шага в пролет первую и последнюю вспомогательные балки.

Схема разбивки главной балки на панели: Стальная балочная клетка

Проверка прочности настила.

Изгибающий момент:

Стальная балочная клеткакНм

Растягивающая сила

Стальная балочная клетка МН

Момент сопротивления настила:

Стальная балочная клеткам3

Проверка нормальных напряжений:

Стальная балочная клеткаМПа < Стальная балочная клетка МПа

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

Так как усилие Н=268 кН меньше усилия, действующего в настиле первого варианта (Н=412,287 кН), принимаем катет сварного шва аналогично. То есть конструктивно по минимальной величине Kf = KMIN= 5 мм.


Расчет балки настила


Балка рассчитывается как свободно опертая, загруженная равномерно распределенной нагрузкой. Пролет равен шагу главных балок LБН = 6,50 м.

Погонная нагрузка собирается с полосы шириной, равной пролету настила LН = 1,423 м:

а) нормативная нагрузка:

Стальная балочная клетка

где в первом приближении вес балки принят равным 2 % от нагрузки;

б) расчетная нагрузка:

Стальная балочная клетка.

Изгибающий момент от расчетной нагрузки:

Стальная балочная клеткакНм.

Требуемый момент сопротивления:

Стальная балочная клетка

Коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций с1=1,1 в первом приближении.

Требуемый момент инерции по предельному прогибу (при пролете LБН = 6,50 м находим n0=201,117):

Стальная балочная клетка

Принимаем двутавр №35Б2 ГОСТ 26020-83 (Ix=11550 см4; Wx=662,2 см3; А=55,17 см2; bf=155 мм; tf=10,0 мм; tw=6,5 мм; h=34,9 см; масса mбн=43,3 кг/м).

Уточняем коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций с1 в зависимости от отношения площадей сечения полки и стенки Af/Aw;

площадь сечения стенки:

Стальная балочная клеткасм2;

площадь сечения полки:

Стальная балочная клеткасм2;

Стальная балочная клетка По СНиП II – 23 – 81* табл. 66 интерполяцией определяем коэффициент с1=с= 1,0910.

Уточняется собственный вес балки и вся нагрузка:

а) нормативная:

Стальная балочная клетка

б) расчетная:

Стальная балочная клетка.

Максимальный изгибающий момент:

Стальная балочная клеткакНм.

Проверка нормальных напряжений:

Стальная балочная клеткаМПа < Стальная балочная клеткаМПа.

Условие прочности выполняется с недонапряжением:

Стальная балочная клетка

Расчетная перерезывающая сила на опоре:

Стальная балочная клеткакН.

Проверка касательных напряжений на опоре [СНиП II – 23 – 81*, формула (41)]

Стальная балочная клеткаМПа,

где Стальная балочная клеткасм;

Стальная балочная клетка= 49,14 МПа < Стальная балочная клеткаМПа.

Условие прочности выполняется с большим запасом.

Проверка прогиба балки:

Стальная балочная клетка

Проверка удовлетворяется.

Проверка общей устойчивости балки. В соответствие с п. 5.16 (а) СНиП II – 23 – 81* при наличии стального настила, непрерывно опирающегося на сжатый пояс балки и надежно с ним связанного электросваркой, проверять общую устойчивость балки не требуется.

Высота покрытия по главным балкам и расход стали по первому варианту. Высота баки настила, плюс толщина настила:

hп=hбн+tн=349+10=359 мм.

Расход стали на настил и балки настила:

Стальная балочная клетка


1.4. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа


Расчет балки настила


Погонная нагрузка на балку настила:

а) нормативная от временной нагрузки, веса настила и балки настила:

Стальная балочная клетка

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: